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黄土高原气候受亚洲夏季风和冬季风交替控制，分为明显的干季和湿季。 该地区冬春季非常干燥，而在夏秋季降水较为集中。极端情况下，降水在一年内分配不均就容易形成旱涝灾害：降水极少的时期容易导致干旱，而降水极多的时候容易导致洪涝灾害。 旱和涝是黄土高原地区最主要的自然灾害，对该地区人民的生产和生活造成威胁。 因此，了解该地区旱涝灾害发生规律，并提前做好应对措施，是降低旱涝灾害损失的重要前提。 然而，我们对旱涝灾害开展气象观测的历史非常短暂，目前尚难以从观测记录中得出关于旱涝灾害发生规律的正确认识。 中国丰富的历史典籍和地方志中都有关于气象、气候和灾害等的记载，挖掘这些信息可以获得过去旱涝灾害发生的一些规律性认识。 其实，科学家早就注意到历史文献在古气候研究中的宝贵价值，并开始了大量探索。竺可桢先生从上世纪20年代开始探索利用历史文献去研究中国历史时期的气候，70年代利用历史文献资料恢复了中国近五千年来气候变迁历史，他是我国历史气候学当之无愧的奠基人。张德二先生利用历史文献资料对全国气候变化进行了系统的研究，执笔出版《中国近五百年旱涝分布图集》，主编《中国三千年气象记录总集》等，可以说，她是我国利用历史文献研究过去气候变化集大成者。1994年，袁林教授基于几百种可信的历史文献，系统总结了西北地区多种灾害的历史，出版了《西北灾荒史》一书，为研究自然灾害发生规律提供了宝贵的资料。 尽管历史文献提供了丰富的信息，但利用历史文献开展旱涝灾害规律研究仍存在两个方面的难点：一是旱涝灾害发生具有地点上的随机性；二是气象灾害研究与气候变化研究的关注点不同，不能照搬历史气候学的研究方法。 旱灾通常可能发生在一个较大的范围内，而洪水灾害通常只发生在一个较小的流域内。即使在一个小流域内，洪涝灾害的发生仍具有地点上的随机性。例如，在一个确定的流域内，洪涝可能某一年发生在某一个地点，另一年又发生在本流域的另一个地点或是几个地点，甚至是发生在全流域内。所以如果仅选择一个地点开展旱涝灾害研究，则很可能反映不了旱涝灾害发生的真正规律。 历史气候学研究过去气候的干湿变化通常采用“五级分类法”（即“极湿、较湿、正常、较干、极干”五个等级）来评价每个地点的每年干湿状态。对于一个有明显干湿两季的地区，可能在年内总降水量不变的情况下，因为降水年内季节分配不均导致既出现旱灾也出现涝灾的情况。历史气候反映的是气候的平均态，而旱涝灾害反映的是降水的季节差异，或是降水的极端状态。因此，在历史气候学的五个等级中可能都存在旱涝灾害，也可能都不存在旱涝灾害。 为了解决这两个难点，必须建立一套有效的方法。 最近，中国科学院地球环境研究所研究人员提出一套利用灾害空间影响范围来表示流域内某一次旱（涝）灾害强度的方法。他们选择泾河中游地区10个县区，对过去300多年来旱涝灾害规律进行了研究。他们利用袁林的资料，分别统计流域内每一个地点每年发生旱灾和涝灾的情况，利用流域平均值代表本年这次灾害的影响程度。 他们的研究发现，泾河中游地区过去历史文献记录的旱涝灾害具有以下两个特点：一是旱涝灾害在发生时间上具有同步性，即历史上发生旱灾多的时期也是发生洪涝灾害多的时期；二是旱涝灾害的发生对温度变化有非常敏感的响应。尽管不是每一年都对应这种同步性，但总体上可以看出，旱灾多发的时期也是涝灾多发的时期。 事实上，在过去304年的记录中，许多站点都有同时发生旱涝灾害的记录。10个站点在这304年中，有8个站点记录了至少有一次在同一年中既发生旱灾又发生涝灾的情况，最多的灵台县记录了33次。这说明该地区旱涝同年发生具有一定普遍性。 旱涝灾害的发生对温度变化也有响应。把旱涝灾害变化序列同反映温度变化的曲线以及反映太阳活动变化的曲线放在一起，可以发现，旱涝灾害对温度变化具有较好响应：温度较低的时期，旱涝灾害发生频次较少，而在温度较高的时期，旱涝灾害发生频次较高。值得一提的是，“蒙德极小期”（公元1645-1715）是太阳活动最弱的时期，也是小冰期（Little Ice Age，15世纪初开始到20世纪初结束）的最冷时期，在这一时期泾河中游的旱涝灾害均较少。而在世纪中叶，如1750年前后、1850年前后、1950年前后全球温度相对较高，泾河中游地区的旱涝灾害发生频次也较高。1950年以后，通过日降水数据计算出的旱涝情况也随着温度升高呈现频次增加、强度加大的趋势。 那么，问题来了。如果黄土高原地区旱涝灾害的发生响应温度变化，在未来全球增温的背景下，该地区旱涝灾害是否也会频次增加、强度加大呢？ 研究人员利用泾河中游地区九个气象站点的日降水数据计算了过去几十年旱涝情况，将每十年旱涝次数相加，得出反映十年尺度旱涝变化的趋势。结果显示，每十年旱涝数量与温度变化趋势基本一致。 因为在过去300多年中人类活动对气候的影响还没有像今天这样显著，气候变化基本上是自然变化为主的。而当代全球增温被认为是人为排放大量温室气体导致的，人类活动已经在很大程度上导致了预测未来的不确定性。 但无论如何，该地区旱涝灾害对温度变化确实有明显的响应，如果未来全球增温趋势继续，那么根据温度变化（或是太阳活动的变化）的趋势，提前采取应对措施、降低灾害损失是必要的。 （作者单位：中国科学院地球环境研究所） （编辑：逍遥客） |
